黑岱溝露天煤礦采場(chǎng)供電安全管理分析

王國強(qiáng)

（神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司 黑岱溝露天煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

神華準(zhǔn)格爾能源黑岱溝露天煤礦自2003 年以來，經(jīng)過3 次擴(kuò)能改造后，核定產(chǎn)能為3 400 萬t/a，成為國內(nèi)單坑產(chǎn)量最大的露天礦之一。主要設(shè)備有斗容為90 m3的拉斗鏟1 臺(tái)，斗容32～55 m3的單斗挖掘機(jī)15 臺(tái)，DM-H、DM-H2 等型號(hào)鉆機(jī)共9 臺(tái)，電力作為主采設(shè)備核心動(dòng)力（90%以上主采設(shè)備靠電能提供動(dòng)力），由于生產(chǎn)條件和工藝的特殊性，目前高壓架空線路滯后供電距離遠(yuǎn)，高壓電纜并行鋪設(shè)情形多易混淆，給日常檢修及故障搶修增加難度及安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 安全生產(chǎn)組織管理

1.1 加強(qiáng)外部協(xié)調(diào)組織管理

1）日常生產(chǎn)組織，各相關(guān)作業(yè)隊(duì)之間存在信息不對(duì)等、溝通不暢通、理解力偏差、最終沒能達(dá)成共識(shí)，致使穿孔、采掘、運(yùn)輸、工務(wù)和供電5 個(gè)作業(yè)隊(duì)出現(xiàn)相互影響和制約的情形，特別是對(duì)采場(chǎng)供電工作影響較大，經(jīng)常性出現(xiàn)返工，增加不必要的停電時(shí)間，采掘和穿孔設(shè)備出動(dòng)率低，對(duì)生產(chǎn)影響大，同時(shí)，職工疲憊且?guī)榫w作業(yè)，給采場(chǎng)供電工作埋下大的安全隱患。

2）有序安排解決供電返工問題。①每月末召開生產(chǎn)計(jì)劃會(huì)，對(duì)年計(jì)劃進(jìn)行再分解，對(duì)上月重點(diǎn)工作進(jìn)行總結(jié)分析，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。對(duì)下月重點(diǎn)工程位置及設(shè)備布置做安排，使生產(chǎn)各環(huán)節(jié)按照主次排序有序開展，便于供電線路合理布置；②每周一現(xiàn)場(chǎng)看工程，對(duì)月計(jì)劃進(jìn)行再分解，對(duì)本周重點(diǎn)設(shè)備布置、重點(diǎn)工程位置作業(yè)方案進(jìn)行商討確認(rèn)，最終按照最優(yōu)方案實(shí)施，很大程度上減少了供電工作返工情形；③每日下午召開現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)會(huì)，對(duì)周計(jì)劃進(jìn)行再分解，落實(shí)當(dāng)天工作任務(wù)完成情況，對(duì)第2 d 工作任務(wù)進(jìn)行對(duì)接商討，選擇省時(shí)省力對(duì)生產(chǎn)最有利的方案實(shí)施。通過采取以上措施，很大程度減少供電工作量，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，消除供電電工疲憊帶情緒作業(yè)的不安全因素，同時(shí)，生產(chǎn)效率整體得到了大的提升[1-2]。

1.2 加強(qiáng)內(nèi)部協(xié)調(diào)組織管理

1）根據(jù)每天工作任務(wù)，將人員合理搭配，針對(duì)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大的工作任務(wù)，班組長(zhǎng)及以上管理人員重點(diǎn)盯控，確保作業(yè)安全。特別是今年采場(chǎng)進(jìn)入斷陷帶以來，工程安排不定期調(diào)整、電鏟頻繁進(jìn)行拉溝降段、作業(yè)平盤少道路改設(shè)多、外委剝離與自營并行作業(yè)、受兩礦（黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦）相鄰制約南側(cè)環(huán)坑35 kV 架空線滯后等因素影響，線路沒有相對(duì)長(zhǎng)久的敷設(shè)位置，致使為采場(chǎng)25 臺(tái)設(shè)備供電的15 趟電纜線路（70 余km）移設(shè)次數(shù)增加近1 倍，隨之工作量增加1 倍，同時(shí)，采場(chǎng)線路不能按常規(guī)敷設(shè)（正常在上平盤敷設(shè)供電電纜，下平盤電鏟使用，鉆機(jī)使用同平盤敷設(shè)的供電電纜），導(dǎo)致采場(chǎng)15 趟電纜線路敷設(shè)，上下平盤反復(fù)跨越和切換，走向復(fù)雜，特別是并行線路不容易辨識(shí)，再加目前倒班制度，休班2 d 后，供電線路很可能就發(fā)生了大的變化。致使供電電纜線路走向經(jīng)常發(fā)生大的變化，對(duì)日常停送電工作增加難度，特別是對(duì)夜間線路故障搶修造成安全隱患，很容易出現(xiàn)誤打開帶電電纜頭事件，發(fā)生觸電事故。

2）定期通過無人機(jī)拍攝采場(chǎng)全景俯瞰圖，在圖上繪制并更新供電電纜線路走向，使得供電作業(yè)人員對(duì)供電電纜線路走向有了直觀的了解，特別是對(duì)夜間供電電纜線路故障搶修提供了方便，通過該輔助手段，使作業(yè)人員的安全得到保障，縮短了停送電時(shí)間，提高了電鏟和鉆機(jī)的實(shí)動(dòng)率。

2 加強(qiáng)供電設(shè)備設(shè)施安全管理

每年春季、秋季對(duì)移動(dòng)變電站、高壓開關(guān)柜及供電線路進(jìn)行計(jì)劃性檢修，并結(jié)合多年積累經(jīng)驗(yàn)，編排檢修清單及具體做法。通過計(jì)劃性檢修，消除供電設(shè)備及線路缺陷，有效減少因供電設(shè)備及線路故障造成電鏟失控砸壞運(yùn)輸卡車及傷人事故。

2.1 移動(dòng)變電站安全檢查消缺

1）查看各移動(dòng)變電站35 kV 高壓引線松弛度，對(duì)不符合要求的進(jìn)行調(diào)整。

2）對(duì)移動(dòng)變電站地基進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)地基明顯下沉，及時(shí)進(jìn)行處理，并做好雨季排水工作。對(duì)主變壓器、避雷器進(jìn)行全部檢測(cè)。

3）檢查35 kV 側(cè)隔離開關(guān)、斷路器、接地刀閘機(jī)構(gòu)，保證各機(jī)構(gòu)靈活、分合到位、控制系統(tǒng)接線無松動(dòng)，并清掃絕緣子、配電室衛(wèi)生[3]。

4）檢查各主變壓器壓力釋放閥、油位表、溫度控制器、氣體繼電器、母線及控制線連接、操作機(jī)構(gòu)、接地系統(tǒng)等是否正常，對(duì)存在問題及時(shí)處理；清潔主變壓器油污，對(duì)銹跡處進(jìn)行噴漆處理。

5）檢查6 kV 配電室各開關(guān)操作機(jī)構(gòu)、斷路器、配出柜耦合器、控制系統(tǒng)接線是否松動(dòng)，對(duì)存在問題及時(shí)處理，清掃絕緣子及配電室衛(wèi)生。

6）核查安全標(biāo)識(shí)、消防設(shè)施、主變圍欄、配電室門鎖、室內(nèi)外照明、指示燈等，存在缺陷及時(shí)處理。

7）查看移動(dòng)變電站外部指示燈及照明燈底座與站體固定處、站頂縫隙處密封，避免雨季發(fā)生漏雨而引發(fā)短路事故。

8）校核移動(dòng)變電站各配出柜保護(hù)系統(tǒng)整定值，并做好調(diào)整記錄[4]。

2.2 高壓開關(guān)柜及線路安全檢查消缺

1）檢查采場(chǎng)高壓開關(guān)柜操作機(jī)構(gòu)，若存在問題，進(jìn)行調(diào)整并清掃柜內(nèi)外衛(wèi)生；對(duì)回路進(jìn)行檢查測(cè)試，對(duì)控制線路老化嚴(yán)重的及時(shí)更換；對(duì)保護(hù)系統(tǒng)整定值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并做好記錄。

2）對(duì)采場(chǎng)在用高壓電纜全面檢查，對(duì)破損的電纜進(jìn)行硫化熱補(bǔ)；對(duì)電纜絕緣情況進(jìn)行測(cè)試，并做好記錄，保證其完好性。

3）檢查耦合器、電纜頭、分線箱運(yùn)行狀況，對(duì)密封存在問題、插頭過熱進(jìn)行更換處理。優(yōu)先考慮就近供電原則，優(yōu)化調(diào)整供配電設(shè)備、線路負(fù)荷分配，避免發(fā)生過負(fù)荷運(yùn)行。

4）對(duì)采場(chǎng)防控口位置進(jìn)行檢查，避免雨季泄洪對(duì)下部供電設(shè)施造成浸泡，發(fā)生短路或觸電事故。

3 技術(shù)創(chuàng)新保障安全供電

3.1 移動(dòng)變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)無人值守移動(dòng)變電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)采場(chǎng)23 臺(tái)移動(dòng)變電站、43 臺(tái)高壓開關(guān)柜的電壓、繼電保護(hù)參數(shù)值、開關(guān)位置信號(hào)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)周圍環(huán)境信息等運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，生成相關(guān)圖表，繪制曲線便于數(shù)據(jù)分析，保證供電設(shè)備安全運(yùn)行[5]。

3.2 采場(chǎng)高清監(jiān)控?cái)z像頭系統(tǒng)

通過對(duì)采場(chǎng)環(huán)坑布置監(jiān)控設(shè)施、危險(xiǎn)路段動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，之后將實(shí)時(shí)視頻信息傳輸?shù)浇K端電腦或手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)各平盤設(shè)備運(yùn)行情況及工程位置一目了然，同時(shí)也便于梳理采場(chǎng)各平盤供電設(shè)備設(shè)施及電纜線路的布置情況，另外，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)供電作業(yè)人員、電纜車等輔助設(shè)備可全程監(jiān)控，起到監(jiān)督作用，從而實(shí)現(xiàn)供電人員規(guī)范化作業(yè)，輔助設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 過路電纜敷設(shè)工藝的改進(jìn)

露天采場(chǎng)供電電纜線路經(jīng)常性出現(xiàn)過路問題，以往采取電纜挖溝地埋方式、架設(shè)電纜橋架（龍門架型，電纜捆綁在橫梁上）方式解決，但是存在大的弊端，挖溝地埋方式，只適合端幫路相對(duì)永久的干道處，不適合采場(chǎng)推進(jìn)速度快的平盤道路，經(jīng)常性需要把電纜提出來，對(duì)電纜損傷大，占用時(shí)間長(zhǎng)，而且封道作業(yè)影響正常生產(chǎn)組織。架設(shè)電纜橋方式，不容易造成電纜損傷，需要專用清障車托舉挪動(dòng)位置，靈活性較好，但受采場(chǎng)道路寬度和坡道、彎道制約，在雨雪天，容易發(fā)生過往車輛側(cè)滑到電纜橋架上，發(fā)生事故，特別是隨著采場(chǎng)運(yùn)輸卡車載重量增大趨勢(shì)，車體加寬，運(yùn)輸卡車過往原有電纜橋架時(shí)兩側(cè)安全距離小，更是容易發(fā)生剮蹭事故。另外，電纜橋架對(duì)運(yùn)輸卡車的防撞預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)造成誤動(dòng)作，發(fā)生急剎車事件，也是出現(xiàn)了新的安全隱患。后期研制了地埋電纜開槽機(jī)替代電纜橋架工藝，在敷設(shè)過路電纜得到了成功的應(yīng)用，省去了以往卡車過往電纜橋架時(shí)，提前減速剎車避讓，節(jié)約油耗及相關(guān)配件費(fèi)用，同時(shí)，消除了運(yùn)輸卡車防撞預(yù)警系統(tǒng)誤動(dòng)作事件，從而極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)輸卡車運(yùn)行安全系數(shù)。

3.4 移動(dòng)變電站35 kV 側(cè)保護(hù)控制系統(tǒng)消缺

加拿大移動(dòng)變電站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA），35 kV 側(cè)保護(hù)控制系統(tǒng)存在嚴(yán)重威脅人身與設(shè)備安全的2 大缺陷：①架空線路送電，主變正常工作時(shí)，在保護(hù)控制回路電源、保護(hù)裝置等工作異常時(shí)，移動(dòng)站二次母線以上保護(hù)以及主變壓器保護(hù)將完全失效，主變處于無保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)極可能出現(xiàn)因保護(hù)控制系統(tǒng)不能及時(shí)、可靠動(dòng)作而造成故障擴(kuò)大燒毀主變壓器，嚴(yán)重時(shí)還將造成上一級(jí)110 kV 變電所事故停電；②架空線路停電，35 kV 側(cè)主真空斷路器不跳閘，停電后有時(shí)需拉開35 kV 隔離開關(guān)，由于主變?nèi)萘枯^大，送電時(shí)造成帶負(fù)荷合隔離開關(guān)，產(chǎn)生嚴(yán)重的電弧，在陰雨潮濕天氣，可引發(fā)嚴(yán)重的三相弧光短路故障，造成上一級(jí)110 kV 變電所事故停電，嚴(yán)重威脅操作人員人身與設(shè)備安全。

通過對(duì)移動(dòng)變電站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA）35 kV 側(cè)變壓器綜合保護(hù)模塊SEL-351 進(jìn)行升級(jí)，對(duì)保護(hù)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，達(dá)到完全消除35 kV 側(cè)保護(hù)控制系統(tǒng)缺陷，保障人身與設(shè)備安全，減少設(shè)備故障對(duì)采場(chǎng)正常生產(chǎn)的影響。

3.5 提升電能質(zhì)量保證安全供電

3.5.1 電能質(zhì)量差的原因分析

1）供電系統(tǒng)使用同一電源的用戶多，用戶均有擴(kuò)能趨勢(shì)。自備電廠關(guān)停，采場(chǎng)35 kV 架空線路無法正常延伸、用電負(fù)荷極不均衡，通常都存在集中啟動(dòng)集中作業(yè)情形，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量要求高，加劇了電能質(zhì)量下降。諸多因素造成電能質(zhì)量差，曾出現(xiàn)夜間大容量設(shè)備無法啟動(dòng)、電壓降大，發(fā)生突然停機(jī)失控事件，存在安全隱患，急需解決。

2）自備發(fā)電廠機(jī)組停運(yùn)后，220 kV 變電站由雙主變運(yùn)行變?yōu)槟壳皢闻_(tái)主變運(yùn)行，電源系統(tǒng)總?cè)萘孔兊帽∪酰娫礇]有了發(fā)電廠無功電源補(bǔ)償點(diǎn)，系統(tǒng)無功自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償能力下降，用電高峰時(shí)功率因數(shù)下降，導(dǎo)致電能質(zhì)量下降。由于準(zhǔn)能集團(tuán)公司生產(chǎn)工藝所限，用電負(fù)荷極不均衡，相鄰露天煤礦夜間負(fù)荷大，白天負(fù)荷小，對(duì)電網(wǎng)沖擊極大。負(fù)荷高峰時(shí)超過10 萬kVA，低谷時(shí)約1 萬kVA，目前只能通過頻繁調(diào)節(jié)主變壓器分接開關(guān)和投退無功補(bǔ)償裝置來勉強(qiáng)維持電壓平衡。黑岱溝露天煤礦受采場(chǎng)位置轉(zhuǎn)向，相鄰哈爾烏素露天煤礦采場(chǎng)、排土場(chǎng)工程位置影響，致使35 kV 架空線路不能正常延伸，無法實(shí)現(xiàn)雙向供電，只能采取延長(zhǎng)供電電纜的方式為坑下設(shè)備供電。哈爾烏素露天煤礦受征地影響環(huán)坑線無法建成，導(dǎo)致只能采取單線路接待多負(fù)荷的方式供電。

3.5.2 提高電能質(zhì)量的措施

1）從源頭上解決供電網(wǎng)絡(luò)變壓器容量不足。依據(jù)準(zhǔn)能集團(tuán)公司目前用電量，從矸石發(fā)電公司一期2×150 MW 機(jī)組升壓站直供，一方面可以為公司節(jié)約電費(fèi)，另一方面可以徹底解決公司電能質(zhì)量差問題。根據(jù)用電負(fù)荷變化情況核算220 kV 變電站主變?nèi)萘浚瑴y(cè)試供電系統(tǒng)功率因數(shù)變化規(guī)律，結(jié)合原有的無功裝置設(shè)計(jì)滿足要求的無功補(bǔ)償裝置。對(duì)供電公司所轄220 kV 變電站2 臺(tái)12 萬kVA 主變并列運(yùn)行，解決電網(wǎng)在負(fù)荷高峰時(shí)期容量不足的問題。存在問題：由于哈爾烏素露天煤礦目前受征地影響用電負(fù)荷較小，在哈礦恢復(fù)正常生產(chǎn)后實(shí)行2 臺(tái)主變并列運(yùn)行，以觀其效[6-7]。

2）從負(fù)荷側(cè)進(jìn)行合理優(yōu)化配置。黑岱溝露天煤礦坑下移動(dòng)式箱變接待的負(fù)荷不能超過箱變總?cè)萘康?0%，將對(duì)電壓敏感性一致的設(shè)備集中在同一臺(tái)箱變上供電。一方面采用大截面電纜供電；另一方面采取延長(zhǎng)架空線路，縮短電纜供電距離的方式減少電壓損失。同時(shí)，供電公司加強(qiáng)電壓監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整變壓器分接開關(guān)和無功補(bǔ)償裝置以保證電壓工作在允許范圍。供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少系統(tǒng)阻抗，進(jìn)而減少電壓損失，進(jìn)一步優(yōu)化坑下供電方案，探討6 kV 架空線下坑以及開關(guān)柜與用電設(shè)備一對(duì)一供電模式，解決坑下壓降太大、故障率高發(fā)、影響設(shè)備正常運(yùn)行的問題，保證供電可靠性，以保障用電設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)[8-9]。

4 結(jié)語

針對(duì)大型露天煤礦采場(chǎng)供電安全管理，從安全生產(chǎn)組織管理、供電設(shè)備設(shè)施安全管理，采場(chǎng)高清攝像頭及移動(dòng)變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)，過路電纜敷設(shè)工藝的改進(jìn)，電能質(zhì)量提升等方面進(jìn)行研究，從而提升了露天煤礦采場(chǎng)供電安全的可靠性及管理水平，保障了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備及人員的安全。